左国科（湖南建工集团装饰工程有限公司）
摘要：详细介绍某工程人工挖孔桩桩基检测事故处理过程及处理后的跟踪监测过程，通过探讨人工挖孔桩桩端阻力特征值qpa与地基承载力特征值fak之间的关系，对人工挖孔桩深层平板载荷试验提出了改进性的操作要求及要点。
关键词：人工挖孔桩桩端阻力特征值地基承载力特征值深层平板载荷试验
引言
对于人工挖孔桩单桩竖向承载力的检测，一般能过单桩竖向静载荷（以下简称静载）试验确定。但是，由于静载试验必须要达到一定条件——混凝土必须达到规定龄期28天。因此，为了节约工期，实际操作中，很多项目采取以深层平板荷载试验检验桩端阻力、以超声波法或低应变法检测桩身完整性、抽芯试验确定桩身混凝土强度及桩身完整的复合试验，代替静载试验的做法。本文工程实例，讨论桩端阻力与桩端土的承载力特征值及深层平板载荷验结果之间的关系，并通过对现行工程规范的研讨、对比分析，对改进深层平板载荷试验的操作工艺提出建设性意见。
1工程概况
位于长沙市的某高档住宅小区，总建筑面积约20万㎡，包括120栋四至五层住宅建筑，框架剪力墙结构，抗震设防烈度为6度。主要基础形式为预应力预制管桩及天然浅基础，但施工至最后四栋时，由于地质情况出现变化，基础埋深较深，且由于大量孤石的存在，不利于管桩的施工，最后改为人工挖孔桩基础。桩基长度5-11米不等，桩底每边扩底200mm~300mm左右，桩径800mm-1500mm不等，单桩竖向承载力特征值Ra=650kN至1050kN。本工程场地勘察深度范围内土层可细分为6个工程地质单元，依次为：①素填土、②种植土、③淤泥质土、④粉质粘土、⑤圆砾层、⑥砾质粘土。设计持力层为第⑥层砾质粘土层，承载力特征值fak为220kPa，桩端阻力特征值660kPa。
2检测事故过程
工程施工过程中，施工单位考虑到施工进度，对桩的检测采取以深层平板载荷试验确定基底承载力、以低应变法和抽芯法检测桩身完整性、桩底沉渣及桩身混凝土强度的综合试验方法，所采用的载荷板直径为800mm。在所有试验报告提供之后发现，其抽芯检测结果及低应变检测均无异常，但深层平板载荷试验出现问题。
设计总说明中，明确要求该桩基必须进行深层平板载荷试验，但对深层平板载荷试验要求提供的结果，比较含混的表述为：桩端土的承载力特征值。因此，试验过程中，试验人员将其简单理解为土的承载力特征值，即220kPa。试验中，检测单位以0.5m2钢板（厚度12mm）直接置于桩底，加载至440kPa后，即停止加压。此时，沉降未出现急骤增大，最大沉降量为23.28mm，小于0.04d（d为承压板直径）、最后一次加载的沉降量4.4mm小于前一次加载沉降量3.3mm的5倍、沉降变形在15min之内基本稳定，均符合判定440kN为承载力特征值的所有条件。故试验检测单位将440kPa判定为桩底土的承载力特征值，并写入检测报告。同时提供荷载——沉降曲线。
但设计单位及勘察单位认为，深层平板载荷试验应提供的结论数据为桩端阻力特征值600kPa，即，试验单位要判定基底持力层合格，需加载至不小于1200kPa，从其报告中提出的P——S曲线来看，加载至440kPa时，虽然其符合判定基底承载力达到220kPa的条件，但加载至440kN时，其P——S曲线下降趋势明显，很难保证达到设计要求的600kPa——试验中需加载至1200kPa。由于试验并未进行到设计要求加载的承载能力，因此，此试验判定为一未完成试验。也即，由于所有桩均完成了承台施工，部分更是完成了主体二层，该工程的桩基础工程被判定为未进行合格验收的分部工程。
3事故原因分析
设计单位的设计说明含混不清，设计交底过程中也没对此作专门解释和明确的要求，加上检测试验单位业务水平不足，对深层平板载荷试验要点、目的及试验结果理解不透，试验中出现多处失误：
3.1所采用载荷板虽然为0.8mm2，满足规范要求，但对于深层载荷板试验，其远小于桩底直径——经扩底后的桩底直径最小为1200mm，同时不满足《地基基础设计规范》GB50007-2002附录D——深层平板载荷试验要点第二条：“深层平板载荷试验的承压板采用直径为0.8m的刚性板，紧靠承压板周围外侧的土层高度应不少于80cm”的要求。
3.2加载未达到设计要求的承载标准值的2倍，事实上，由于第一条错误的存在，也不可能加载到设计要求的承载力特征值的2倍。
4检测事故处理方案
4.1检测事故发现此次检测试验事故之后，由建设单位组织施工、监理、设计、地勘先进单位，成立了专门的事故处理小组。通过调阅施工过程中的资料，确认了以下事实：
4.1.1该桩基的施工确认已经开挖至设计要求的持力层——第⑥层砾质粘土层，且已经经过监理、地勘等部门的验收认可；
4.1.2从抽芯检测及低应变检测结果来看，该批人工挖孔桩桩身混凝土完整无缺陷、桩底沉渣厚度在50mm以内，整个试验过程无异常状况发生，但鉴于此检测单位在深层平板载荷试验中出现的失误，此试验结果应重新复核；
4.1.3按照《建筑地基础设计规范》（GB50007-2002）第3.0.1条所述，该工程地基基础设计等级应为丙级，而现行设计、施工及验收规范，对丙级地基础的检测并无进行静载荷试验或相关替代试验的明确要求；
4.1.4由于检测报告的滞后，至该报告提供时止，已有两栋建筑物完成主体二层。调阅此两个栋号的沉降观测记录，其最大沉降为1mm，最小为0mm，各观测点均匀沉降，符合《建筑地基础设计规范》第5.3.4条的相关要求。
4.2事故处理基于以上实际情况，由建筑单位、施工单位、监理单位、设计单位及勘探单位五方质量责任主体共同决定，对此次桩基检测事故，按照以下流程进行处理：
4.2.1桩底土质已经监理及勘探单位的验收，达到设计之要求的持力层标准；
4.2.2施工单位重新对各栋号进行抽芯检测，试验单位应重新选择，抽芯检测要达到以下目的：①重新检测桩身砼质量；②重新检测桩底沉渣厚度；
4.2.3在建设单位、监理单位的监督下，四个栋号共抽取三根施工情况最不理想的桩，剥除承台，进行静载荷试验。施工情况不理想，指施工过程中地下水浸泡时间长、或桩底土质弱于其它部位、或桩底沉渣清理不理想的桩。
4.2.4施工单位依据《建筑变形测量规范》——JGJ8-2007及《建筑地基基础设计规范》——GB50007-2002的相关要求，继续保持对该四栋住宅的沉降观测，如出现异常情况，及时向监理单位及建设单位汇报；
4.2.5在所人重新检测结果合格的前提下，该基础工程应判定为合格工程，同意验收。
5事故处理结果及跟踪监测
依据各方质量责任主体共同形成的处理方案，施工单位在监理单位及建设单位的监督下，对部分桩重新进行了检测，抽芯试验中的桩身砼质量及桩底沉渣厚度，均能满足规范之要求，达到桩基质量验收标准。静载试验中，现场要求多加载一级，即：试验荷载加载到了设计承载力的2.2倍，所有检测桩号的试验结果，均能达到《建筑地基基础设计规范》——GB50007-2002及其附录Q的相关要求，该批次桩被除数判定为合格。随后的四个月时间内，施工单位对建筑物沉降进行了严格的跟踪观测，其中一个栋号的沉降观测结果。
从观测结果来看，该栋建筑沉降均匀，且沉降值在规范允许范围之内，故可认为上述补充检测结果合理，很好地解决了主体已经施工、而桩基本未进行检测的验收过程中的缺陷问题。该处理方案并已取得当地政府职能部门——市建筑工程质量监督站的同意。工程目前已完成验收。
6事故分析总结
仔细分析该次桩基检测质量事故的产生过程，不难发现一个表面上看上去很美的错误，也就是目前建筑行业中很多地方仍在采用的静载试验的代换问题。
本工程中，设计说明中要求“采用深层平板载荷试验确实桩端土的承载力特征值”，此表述方法极为不妥。从词义上看，设计单位要求的应该是“桩端阻力特征值”，而不应该是“桩端土的承载力特征值”，土的承载力特征值是一个分土层提出的承载力值——此案中指220kPa，但在深层桩基的底部，由于桩身周边土压力的存在，已无多大意义。而桩端土的承载力特征值，并不是一个严格的专业术语，依据土力学的特点，考虑到桩身侧土压力的存在，这个值应该是一个大于土的承载力特征值、同时小于桩端阻力特征值的数值。此工程中，勘探单位并未提供这个数据。但是，设计单位也不可能将其表述为：以深层平板载荷试验，确定桩端阻力特征值。因为《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002附录D：《深层平板载荷试验要点》中最后一条明确表述为：“……当试验实测值的极差不超过平均值的30%时，取此平均值作为该土层的地基承载力特征值fak”，也就是说，深层平板载荷试验，最终得出的结果是土的承载力特征值fak，而不是阻端阻力特征值qpa。换句话说，就是深层平板载荷试验，不能确定桩端阻力特征值，而只能确定桩端土的承载力特征值。以深层平板载荷试验确定桩端阻力特征值，至少没有规范上面的依据。
本案例中，由于承压板的面积为0.5㎡，即直径为800mm左右，小于桩底扩底后的直径，且紧靠承压板周围无任何土压力，故其加载至设计要求的土的承载力特征值后fak，其P-S曲线会有明显变化的趋势，即将达到土的承载力极限值。因为试验过程的不合理，所以其试验就算最终全部完成，结果也不可能得出桩端阻力特征值。
7结束语
本文以工程实际情况，结合现有规范规程，分析探讨了深层平板载荷试验检测值与桩端土的承载力特征值、桩端阻力特征值之间的关系，对深层平板载荷试验检测桩端阻力特征值的准确性提出了质疑，并结合工程实际，提出了深层平板载荷试验更理想的工艺。但对于改进后的深层平板载荷试验，其试验结果还有待有关部门及科研单位作更进一步的研究及得出规范性的结论。
参考文献：
[1]GB50007-2002.建筑地基基础设计规范.
[2]JGJ8-2007.建筑变形测量规范.
[3]陈兼颖，黄锦栋.桩基础事故处理的过程与监测[J].工程质量1671-3702（2009）08-0034-04.